مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی > یادداشت های علمی

   شنبه 1 آبان 1400

وضعیت آب و هوای بندر انزلی

  صفحه اصلی     

  معرفی مرکز     

  امکانات مرکز     

  دستاوردهای مرکز     

  پروژه ها     

  نکته های سلامتی     

  یادداشتهای علمی     

  سخنرانی های علمی     

  معرفی مدیران     

  CV محققین     

 

 
یادداشت های علمی
استفاده از پرتوهای یونیزه در صنایع شیلاتی
دو شنبه 7 بهمن 1392
فاطمه نوغانی

پرتودهی

انرژی الکترومغناطیسی، اجزای اتمی(پروتون‌ها،نوترون‌ها و الکترون‌ها)را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد. تغییر در نیروهای مابین اجزای اتمی، اتم را ناپایدار می‌کند. با انتشار انرژی اتم مجدداً پایدار شده و هسته اتم متعادل می‌گردد. افزایش مقدار انرژی الکترون‌ها منجر به انتشار می‌شود تا الکترون‌ها به اوربیتال اصلی خود برگردند. این انرژی الکترومغناطیسی و انتشار آن «پرتودهی» نامیده می‌شود. این پرتوها بسته به مقدار انرژی که دارند به چندین فرم هستند. اگر این پرتوها انرژی کافی برای انتقال اتم‌ها به مولکول دیگر داشته باشند،‌ اما قدرت تغییر شیمیایی آنها را نداشته باشند، «پرتوهای غیر یونیزان» نامیده می‌شوند. اما اگر انرژی کافی برای شکستن پیوندهای شیمیایی داشته باشند، «پرتوهای یونیزان» خوانده می‌شوند. انرژی تابشی بر حسب طول موج و قدرت متفاوت است. نور، گرمای مادون قرمزو مایکروویو از انواع انرژی تابشی هستند. پرتوهای الکترومغناطیس با انرژی کم، طول موج‌های خیلی بلند مانند مایکروویو و امواج رادیویی را به وجود می‌آورند. پرتوهایی با انرژی متوسط نور مرئی و گرما ایجاد می‌کنند. پرتو گاما و پرتو ایکس از جمله پرتوهای با انرژی زیاد هستند. پرتوهایی با انرژی بسیار زیاد در نتیجه زوال رادیو ایزوتوپ‌ها مانند اورانیوم ساطع می‌شوند. پرتوهای با انرژی بالا مانند پرتو گاما، ایکس و الکترون‌های پرشتاب، یونیزه هستند. آنها می‌توانند با جدا کردن یک الکترون از اتم، یون یا رادیکال آزاد تولید کنند.

نوعی از انرژی تابشی که برای نگهداری مواد غذایی مورد توجه است، پرتوهای یونیزه کننده هستند که به عنوان پرتودهی شناخته شده‌ است. این طول موج‌های کوتاه، قادر به صدمه زدن به میکروارگانیسم‌هایی هستند که باعث آلودگی، فساد یا تخریب مواد غذایی می‌شوند. فرایند پرتودهی شدیداً باکتری‌ها را کاهش میدهد، اما نمی‌تواند همه آنها را حذف کند.

مهم‌ترین مزایای فرایند پرتودهی عبارتند از:

1-کارایی بالا در از بین بردن میکروارگانیسم‌های مهم از نظر سلامت

2- کاهش آلودگی بعدی محصول به دلیل امکان پرتودهی مواد غذایی بسته بندی شده

3- حفظ کیفیت مواد غذایی

با توجه به مزایای ذکر شده بکارگیری پرتودهی مواد غذایی تأثیر چشمگیری بر ایمنی مواد غذایی خواهد داشت.نظر به اینکه تششعات بدون نیاز به افزایش درجه حرارت ظاهری، می‏توانند میکروارگانیسم‏ها را نابود کنند، فرایند پرتودهی تحت عنوان «استریلیزاسیون سرد» خوانده می‏شود. پرتودهی به طور معنی‌دار دما را افزایش و خصوصیات فیزیکی یا حسی اغلب مواد غذایی را تغییر نمی‌دهد. به عنوان مثال سیب پرتو دیده همچنان ترد و آبدار باقی می‌ماند. گوشت تازه یا منجمد پرتو داده می‌شود، بدون اینکه پخته شود.

کلیه کاربردهای پرتودهی با دوز مشخص انجام می‌شوند. عموماً مقدار انرژی که ماده از طریق پرتودهی دریافت می کند با واحد گری (Gy) اندازه گیری می‌شود. 1 Gy معادل جذب 1 ژول انرژی به ازای 1 kg جرم است. این واحد جایگزین واحد قدیمی، یعنی Rad شده است(1 Gy معادل 100 Rad است). دوز پرتودهی با مدت زمانی که ماده غذایی در معرض انرژی یونیزه کننده قرار می‌گیرد و قدرت منبع تولید کننده پرتو متناسب است. میزان دوز با Gy یا kGy انرژی که ماده غذایی دریافت کرده،‌ اندازه گیری و بیان می‌شود.

پرتودهی یکی از مؤثرترین تکنولوژی‌های فرآوری در راستای کاهش میکروارگانیسم‌ها در مواد غذایی است. فرآوری تجاری مواد غذایی با فرایند پرتودهی تا دوز 10 kGy در چند کشور مورد قبول واقع شده است. بسیاری از محققین گزارش کرده‌اند که پرتودهی گاما در دوزهای کمتر از 10 kGy قادر است بدون کاهش کیفیت ماده غذایی، اغلب میکروارگانیسم‌های آن را نابود کند. فرایند پرتودهی میکروارگانیسم‌های عامل فساد و بیماریزا را کاهش می‌دهد یا حذف می‌کند. در طول پرتودهی انرژی امواج میکروارگانیسم‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد اما این انرژی با قطع منبع انرژی حذف شده و در مواد غذایی باقی نمی‌ماند.

اخیراً در نتیجه پیشرفت تکنولوژی پرتودهی، استفاده از پرتوهای یونیزه در صنایع شیلات عملی شده است.

پرتودهی فرایندی است که باعث افزایش زمان ماندگاری و حفظ کیفیت محصول می‏گردد. نظر به اینکه تششعات بدون نیاز به افزایش درجه حرارت ظاهری، می‏توانند میکروارگانیسم‏ها را نابود کنند، فرایند پرتودهی تحت عنوان «استریلیزاسیون سرد» خوانده می‏شود. در سرتاسر جهان علاقه‌مندی برای استفاده از این تکنولوژی برای نگهداری مواد غذایی مختلف از جمله فراورده‌های شیلاتی ایجاد شده است. علاوه بر افزایش ماندگاری، این تیمار باعث بهبود کیفیت بهداشتی و ایمنی محصولات می‌گردد.تشعشعات گاما تشعشعاتی مغناطیسی هستند که از هسته‏های برانگیخته شده عناصری مانند Co60 وCs137 ساطع می‏شوند و از اهمیت ویژه‏ای در نگهداری مواد غذایی برخوردار هستند. از آنجا که عناصر تولید کننده پرتو گاما، فراورده فرعی تجزیه اتمی بوده و یا جزء ضایعات اتمی محسوب می‏شوند، استفاده از پرتو مذکور جزء ارزان‌ترین روش‏های نگهداری مواد غذایی است.

شیوه عمل اثر پرتوها

تشعشعات یونیزه که در مواد غذایی منتشر می‌شود، بستگی به طبیعت مواد غذایی و ویژگی‌های پرتو دارد. وقتی که تشعشعات یونیزه کننده با میزان انرژی متوسط از مواد غذایی عبور می‌کند، بین اشعه و ذرات ماده غذایی تصادم در سطح مولکولی و اتمی بوجود می‌آید. وقتی که انرژی حاصل از تصادم به اندازه کافی باشد، تخلیه الکترونی در مدار اتم بوجود آمده ، مولکول تغییر می‌کند. در این حالت انرژی حاصل از تصادم، باعث شکستن باندهای شیمیایی بین اتم‌ها می‌شود. یکی از تغییرات، بوجود آمدن رادیکال آزاد می‌باشد.ابتدا تصور می‌شد که اثرات انهدامی و موتاسیون حاصل از تشعشع ، مربوط به تماس و برخورد مستقیم اشعه با انرژی زیاد به مرکز سلول و بافت زنده می‌باشد. تغییرات در ماده غذایی به هنگام پرتو دادن فقط مربوط به تصادم اشعه با موجود زنده و یا غیر زنده نیست، بلکه یک‌سری تغییرات غیر مستقیم مانند برخورد اشعه به سلول یا مولکول ویژه از ماده غذایی که تولید یک جفت یون و رادیکال آزاد می‌کند، بوجود می‌آید. همین پدیده در هنگام برخورد به آب نیز پدیدار می‌شود.

اثرات کلی پرتوهای یونیزه

تشعشع دادن باعث تغییرات نامطلوب در ساختمان آلی و بیوشیمیایی لازم برای ادامه حیات می‌شود. همچنین پرتوهای یونیزه باعث انهدام گیاهان ، کشته شدن حیوانات و از بین رفتن میکرو ارگانیزم می‌گردند. در مواد غذایی ، دوز زیاد ، تغییرات نامطلوبی روی پروتئین‌ها ، هیدراتهای کربن ، چربی‌ها ، ویتامین‌ها ، رنگدانه‌ها ، مواد معطر ، آنزیم‌ها و غیره می‌گذارد.

همچنین دوز زیاد ، باعث تغییر خواص بعضی از مواد بسته بندی مانند فیلم‌های پلاستیکی و لاک داخل قوطی‌ها می‌شود. در هر حال ، در حالت دوم ، میزان دوز مصرفی بیش از نیازهای استریلیزاسیون یا پاستوریزاسیون که برای مقبولیت محصول ضروری است، می‌باشد.

کاربرد پرتوهای یونیزه

به‌علت توان پرتوهای یونیزه در تغییر مولکولها و ایجاد واکنش‌های شیمیایی ، این پرتوها کاربرد وسیعی یافته‌اند. یکی از موارد مصرف پرتو که تقریبا نقش نگهداری دارد، رهایی از اثر مخرب میکروبهای پاتوژن مانند سالمونلا و باکتری آنتراکس در مواد غذایی و خوراک دام می‌باشد. پرتو یونیزه علاوه بر خاصیت انهدام میکروبها ، پروتئین‌ها را هیدرولیز کرده ، باعث اصلاح آن و تولیدنشاسته و سلولز می‌شود.
در نتیجه ، از پرتوها برای بهبود ارزش تغذیه‌ای بعضی از فراورده‌های گیاهی ، نرم کردن گوشت و سبزی‌ها و کاهش روشهای سوخاری کردن دانه‌های قهوه و افزایش بهبود قدرت جذب آب فرآورده‌های خشک غذایی استفاده می‌شود. تشعشعات یونیزه واکنشهای پلیمریزاسیون را نیز تسریع می‌کنند. افزایش قدرت کشش پذیری و مقاومت در برابر تورم و جذب آب ، از موارد کاربرد پرتو در بسته بندی مواد غذایی است.

انواع پرتوهای مورد استفاده در صنایع غذایی

-پرتو UV : این پرتو یونیزه نیست. با طول موج 260 nm (بهترین حالت) و بالاتر از آن استفاده می‌شود. اثر میکروب کشی قوی دارد. جذب پروتئین و اسید نوکلئیک شده و اثر موتاسیون زیادی دارد. نسبت به پرتو‌های یونیزه اثر سطحی دارد و قدرت نفوذش کم است. استفاده از پرتو ماوراء بنفش در بسیاری از صنایع غذایی رایج است. این پرتو به علت دارا بودن اثر ضد میکروبی در کاهش بار میکروبی مواد غذایی و سالن‌های تولید، سردخانه‌ها و اماکن نگهداری مواد غذایی و نیز تجهیزات بسیار مؤثر است. همچنین پرتو UV برای خشک کردن مواد غذایی و از بین بردن میکروارگانیسم‌های سطحی کاربرد دارد.

-پرتو β : این پرتو یونیزه است. این ذرات به سادگی از طریق روش‌های الکترونیکی تولید می‌شوند اما قدرت نفوذ کمی دارند. از مواد رادیواکتیو این الکترون ها تولید می‌شود.

-پرتو γ : تشعشعات گاما تشعشعاتی مغناطیسی هستند که از هسته‏های برانگیخته شده عناصری مانند Co60 وCs137 ساطع می‏شوند و از اهمیت ویژه‏ای در نگهداری مواد غذایی برخوردار هستند. طول موج پرتو گاما بسیار کوتاه بوده و از 01/0 تا 1 آنگستروم تغییر می‌کند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر، سرعت آن برابر سرعت نور و بار الکتریکی آن صفر است. انرژی پرتو گاما از ۱۰ کیلو الکترون ولت تا ۱۰ مگا الکترون ولت تغییر می‌کند. برد پرتو گاما بسیار زیاد، مثلاً در هوا چندین متر می‏باشد. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در پرتو گاما نیز وجود داشته ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا می‏باشد. مثلاً اگر قدرت یونیزاسیون متوسط پرتو گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا ۱۰۰ و ذره آلفا ۱۰۴ خواهد بود. قدرت نفوذ این پرتو به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژی پرتو گاما، همانند ذرات آلفا تک انرژی است، یعنی تمام فوتون‌های گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند. این پرتو از لحاظ انرژی شباهت بسیاری با پرتو ایکس دارد، ولی مهمترین تفاوت این پرتو با پرتو ایکس در این است که اولاً منشأ تولید پرتو ایکس یک واکنش اتمی است، در حالی که منشأ تولید پرتو گاما یک برهمکنش هسته‏ای است و دوم اینکه طیف پرتو گاما نسبت به پرتو ایکس متمرکزتر می‏باشد.از آنجا که عناصر تولید کننده پرتو گاما، فراورده فرعی تجزیه اتمی بوده و یا جزء ضایعات اتمی محسوب می‏شوند، استفاده از پرتو مذکور جزء ارزان‌ترین روش‏های نگهداری مواد غذایی است.

-پرتو X : مثل گاما است. پرتو X به وسیله الکترون‌های پرشتاب درون یک صفحه فلزی نازک تولید می‌شود. بلافاصله بعد از کشف پرتو X از آن برای استریلیزاسیون، تشخیص‌های بیمارستانی و دندان‌پزشکی و درمان بیماری‌ها استفاده شد.

-پرتو مایکروویو:

پرتو دادن و انرژی مایکروویو ، فرآیندهایی هستند که در صنایع غذایی مطرح می‌شوند. در فرآیند تشعشع و حرارت دادن مواد غذایی با میکروویو ، انرژی رادیان در مواد غذایی جذب می‌گردد. این فرآیندها ، به‌تازگی برای مواد غذایی کاربرد یافته است. گرچه در سال‌های اخیر تحقیقات دامنه داری در زمینه کاربرد این دو تکنولوژی به عمل آمده است، ولی تحقیقات بیشتری در زمینه پتانسیل بالقوه آنها باید انجام گیرد.
اگرچه پرتو دادن مواد غذایی یک روش نگهداری محسوب می‌شود، ولی دارای پتانسیل بالقوه برای قرار گرفتن در خط عملیات واحد و ایجاد تغییرات لازم در مواد غذایی دارد.

قرار گرفتن مولکول‌های غذا در میدان الکترومغناطیسی باعث می‌شود جنبش فوق‌العاده سریعی در مولکول‌های غذا ایجاد شود. نتیجه این جنبش، تولید حرارت است. این جنبش مولکولی حدود یک میلیارد بار در ثانیه است. پرتوهای مایکروویو، از نظر طول موج بین امواج مادون قرمز و پرتوهای رادیویی قرار می‌گیرد.

منابع:

1.عباسعلیزاده، س و م.ا. حجازی. 1387. نقش و کاربرد پرتودهی در فرایند و ایمنی مواد غذایی. وزارت جهاد کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی.

2. مرحمتی زاده، م.ح. 1385. بهداشت مواد غذایی. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، دانشکده دامپزشکی، گروه بهداشت مواد غذایی. 59 صفحه.

3. مرحمتی زاده، م.ح. 1385. صنایع گوشت و فراورده‌های دریایی. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، دانشکده دامپزشکی، گروه بهداشت مواد غذایی. 86 صفحه.

4.Javanmard, M., N. Rokni, S. Bokaie and G. Shahhosseini. 2006. Effects of gamma irradiation and frozen storage on microbial, chemical and sensory quality of chicken meat in Iran. Food Control 17 pp 469–473.

5.Rady, A.H., Maxwell, J., Wierbicki, E., Phillips, J.G., 1988. Effect of gamma radiation at various temperatures and packaging conditions on chicken tissues. I. Fatty acid profiles of neutral and polar lipids separated from muscle irradiation at _20 1C. Radiat. Phys. Chem. 31,195–202.

Text


تعداد بازديد:1064
 
Copyright (c) 2021 مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی
Powered by r.ravvar